เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรเชิงบวก

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแทนที่เชิงบวก: การวิเคราะห์ที่ครอบคลุมของ "การบัญชี" ของไหลที่มีความแม่นยำสูง

ในสาขามาตรวิทยาอุตสาหกรรม การวัดอัตราการไหลของของไหลที่แม่นยำถือเป็นรากฐานสำคัญของการควบคุมการผลิต การจัดการพลังงาน และการชำระเงินทางการค้า ในบรรดาเทคโนโลยีการวัดอัตราการไหลที่หลากหลาย เครื่องวัดอัตราการไหลของ PD เป็นที่รู้จักในชื่อ "นักบัญชีแม่นยำ" ในการวัดของไหล เนื่องจากมีหลักการวัดที่ตรงและเชื่อถือได้ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูงและตัวกลางที่มีมูลค่าสูง

บทความที่เกี่ยวข้อง：

• [ ภาพรวมของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรเชิงบวก ]

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรเชิงบวกคืออะไร?

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบ PD หรือที่เรียกอีกอย่างว่าเครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรเชิงบวก เป็นเครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรชนิดหนึ่ง ซึ่งมีพื้นฐานมาจากแนวคิดเรียบง่ายและคลาสสิก นั่นคือ การแบ่งของเหลวที่วัดได้ (เช่น เชื้อเพลิง ดีเซล เรซิน และอื่นๆ) ออกเป็น "หน่วยเล็ก" ที่มีปริมาตรคงที่ที่ทราบอย่างต่อเนื่อง จากนั้นจึงคำนวณอัตราการไหลทั้งหมดด้วยการนับจำนวนหน่วยเหล่านี้

ลองนึกภาพกระบวนการตักน้ำแบบโบราณ: ใช้ถังขนาดมาตรฐาน เติมน้ำซ้ำๆ แล้วเทน้ำออก การนับจำนวนครั้งที่ถังถูกเติม จะทำให้สามารถคำนวณปริมาณน้ำทั้งหมดได้อย่างแม่นยำ มาตรวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรบวกคือระบบอัตโนมัติและการนำกระบวนการนี้ไปใช้อย่างต่อเนื่อง

หลักการทำงานของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรเชิงบวกคืออะไร?

การแยก: ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวอย่างแม่นยำ (เช่น โรเตอร์ ลูกสูบ เฟือง) ภายในห้องวัดเซ็นเซอร์การไหลจะสร้าง "ห้องวัด" ที่มีปริมาตรที่ทราบหนึ่งห้องขึ้นไปพร้อมกับตัวเรือน

การเติมและการปล่อย: ของเหลวไหลเข้ามา ผลักชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวให้หมุนหรือเคลื่อนที่ไปมา ทำให้ห้องวัดเติมและปล่อยของเหลวเป็นระยะๆ

การนับ: การบันทึกจำนวนรอบ (เช่น การหมุน การเคลื่อนที่ไปมา) ของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่โดยอาศัยวิธีการทางกล แม่เหล็ก หรือไฟฟ้า

การคำนวณ: คูณจำนวนครั้งด้วยปริมาตรของห้องวัดเดียวเพื่อหาอัตราการไหลสะสม โดยการนับต่อหน่วยเวลา ก็สามารถหาอัตราการไหลทันทีได้

เนื่องจากสามารถวัดปริมาตรของไหลได้โดยตรง ความแม่นยำจึงแทบไม่เปลี่ยนแปลงจากการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่น ความหนืด การกระจายความดัน และความเร็วของไหล นี่คือความแตกต่างที่สำคัญที่สุดระหว่างเครื่องวัดอัตราการไหลแบบกังหัน เครื่องวัดอัตราการไหลแบบวอร์เท็กซ์ และเครื่องวัดแม่เหล็กไฟฟ้า

ประเภทหลักของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรเชิงบวก

ตามวิธีการสร้างห้องวัดและโครงสร้างของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรจะแบ่งออกเป็นประเภทหลักๆ ดังต่อไปนี้:

1. เครื่องวัดอัตราการไหลแบบเฟืองวงรี หรือ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบเฟืองวงรี

โครงสร้าง: เปลือกประกอบด้วยเฟืองรูปวงรีที่ประสานกันสองตัวที่ทำหน้าที่ขับเคลื่อนการหมุนสลับกันภายใต้ความแตกต่างของแรงดันของไหล

งาน: ห้องวัดรูปจันทร์เสี้ยวถูกสร้างขึ้นระหว่างเฟืองและตัวเรือน ในแต่ละรอบ ของเหลวจะถูกระบายออกจากห้องวัดทั้งสี่ห้อง

คุณสมบัติ: คลาสสิก ทนทาน ความแม่นยำสูง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับของเหลวที่มีความหนืดปานกลางถึงสูง เช่น ผลิตภัณฑ์น้ำมันและวัตถุดิบเคมี มีข้อกำหนดบางประการสำหรับความสะอาดของของเหลว

2. เครื่องวัดอัตราการไหลแบบรูทส์

โครงสร้าง: โรเตอร์วงล้อเอวรูปตัว "8" คู่หนึ่งไม่มีฟันบนพื้นผิว ซึ่งได้รับการบำรุงรักษาโดยเฟืองซิงโครนัสเพื่อการหมุนแบบไม่สัมผัสและความเร็วคงที่

หลักการทำงาน: คล้ายกับเฟืองวงรี แต่ล้อเอวจะไม่สัมผัสกันโดยตรง ส่งผลให้สึกหรอน้อยลง และสามารถทนต่อแรงดันที่แตกต่างกันได้สูงกว่า

คุณสมบัติ: ห้องวัดมีปริมาตรที่ใหญ่ขึ้นและเหมาะสำหรับการวัดอัตราการไหลสูงของของเหลวที่มีความหนืดต่ำ (เช่น น้ำมันดีเซลและตัวทำละลาย) และก๊าซ

3. เครื่องวัดอัตราการไหลแบบเฟืองเกลียว (Bi rotor flow meter)

โครงสร้าง: การออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์ด้วยโรเตอร์แบบเกลียวหรือแบบม้วนสองอัน

การทำงาน: โรเตอร์รักษาการสัมผัสอย่างต่อเนื่องในระหว่างการหมุน ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ขับเคลื่อนที่ราบรื่นและปราศจากการสั่นคล้ายกับกระบวนการย้อนกลับของปั๊มสกรู

คุณสมบัติ: การทำงานราบรื่นอย่างยิ่ง เสียงรบกวนต่ำ การเต้นเป็นจังหวะน้อย อัตราส่วนช่วงกว้างเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องวัดอัตราการไหลแบบเฟืองวงรี และไม่มีข้อกำหนดสำหรับส่วนท่อตรงต้นน้ำและปลายน้ำ ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการใช้งานประสิทธิภาพสูงและความน่าเชื่อถือสูง

4. เครื่องวัดอัตราการไหลแบบขูด

โครงสร้าง: มีการติดตั้งตัวขูดแบบเลื่อนไว้ในร่องรัศมีของโรเตอร์ ภายใต้แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางและแรงดันของไหล ตัวขูดจะยื่นออกมาและเลื่อนแนบชิดกับผนังด้านในของห้องวัด

งาน: เครื่องขูดจะแยกของเหลวออกเป็นหลายห้องอิสระและผลักไปข้างหน้า

คุณสมบัติ: ความแม่นยำสูง การสั่นสะเทือนต่ำ ความสามารถในการปรับตัวที่แข็งแกร่ง สามารถจัดการกับความหนืดและความสะอาดในช่วงที่กำหนด โดยทั่วไปใช้ในการวัดที่สำคัญ เช่น เชื้อเพลิงการบินและน้ำมันสำเร็จรูป

5. มาตรวัดอัตราการไหลแบบลูกสูบ/ลูกสูบ

โครงสร้าง: ของไหลวัดโดยการเคลื่อนที่แบบลูกสูบไปมาภายในกระบอกสูบ

การทำงาน: ของเหลวขับเคลื่อนลูกสูบให้เคลื่อนที่ และการสลับเส้นทางการไหลจะถูกควบคุมโดยก้านสูบข้อเหวี่ยงหรือกลไกกลุ่มวาล์วเพื่อให้เกิดการดูดและระบายอย่างต่อเนื่อง

ลักษณะเฉพาะ: สามารถรักษาความแม่นยำสูงมากแม้ในอัตราการไหลต่ำ และเป็นเครื่องมือมาตรฐานสำหรับเครื่องจ่ายเชื้อเพลิง ห้องปฏิบัติการ และการวัดอัตราการไหลขนาดเล็ก แต่โครงสร้างค่อนข้างซับซ้อน

6. เครื่องวัดอัตราการไหลแบบลูกสูบหมุน

โครงสร้าง: ลูกสูบหมุนแบบมีร่องจะหมุนแบบนอกรีตในห้องวัดที่มีรูปร่างพิเศษ

งาน: การแกว่งและการหมุนของลูกสูบจะแยกและระบายของเหลวออกไป

คุณสมบัติ: โครงสร้างกะทัดรัด ต้นทุนต่ำ ใช้กันอย่างแพร่หลายในมาตรวัดน้ำในครัวเรือน โอกาสทางอุตสาหกรรมขนาดเล็กสำหรับการวัดน้ำและของเหลวที่มีความหนืดต่ำ

ข้อดีและข้อเสียของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรเชิงบวก

ข้อดี:

ความแม่นยำในการวัดสูงมาก: เป็นหนึ่งในเครื่องวัดอัตราการไหลที่มีความแม่นยำมากที่สุดในปัจจุบัน และมักใช้เป็นเครื่องมือมาตรฐานสำหรับการชำระเงินทางการค้าและการส่งข้อมูลมาตรฐาน ความแม่นยำสูงสุดอาจสูงถึง ± 0.2% หรือสูงกว่า

การวัดนั้นไม่ขึ้นอยู่กับลักษณะของของไหล: ไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงความหนืด เครื่องวัดเดียวกันนี้สามารถปรับให้ใช้กับของไหลที่มีช่วงความหนืดกว้างได้ (เหมาะอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์น้ำมันหรือของไหลที่มีความหนืดสูง เช่น น้ำผึ้ง น้ำมันดิบ และ บิทูเมน )

ไม่จำเป็นต้องมีท่อตรงด้านหน้าและด้านหลัง: หลักการวัดไม่จำเป็นต้องอาศัยการกระจายความเร็วการไหลที่พัฒนาเต็มที่ และต้องการพื้นที่ติดตั้งต่ำ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสถานการณ์ที่มีพื้นที่จำกัด

ช่วงกว้าง: อัตราส่วนช่วงทั่วไปสามารถไปถึง 10:1 และรุ่นประสิทธิภาพสูงยังกว้างกว่านั้น เช่น 20:1 ซึ่งสามารถวัดอัตราการไหลทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ได้อย่างแม่นยำ

การวัดปริมาตรโดยตรง: สามารถรับปริมาตรรวมที่แม่นยำได้โดยไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์แรงดันหรืออุณหภูมิเพิ่มเติมเพื่อชดเชยความหนาแน่น และองค์ประกอบของระบบก็เรียบง่าย

ข้อเสีย:

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบ PD ไวต่อความสะอาดของตัวกลาง : อนุภาคของแข็งและสิ่งเจือปนอาจติดขัดหรือสึกหรอชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวแม่นยำ ทำให้เกิดการทำงานผิดพลาดหรือลดความแม่นยำลง ดังนั้นโปรดจำไว้ว่าควรวัดของเหลวที่สะอาดและบริสุทธิ์อยู่เสมอ โดยปกติแล้วจำเป็นต้องติดตั้งตัวกรองไว้ด้านหน้าเครื่องวัดอัตราการไหลแบบ PD หรือคุณสามารถเลือกเครื่องวัดอัตราการไหลแบบ Coriolis ได้หากอนุภาคมีปริมาณมาก

การสูญเสียแรงดันอย่างมีนัยสำคัญ: เนื่องจากของเหลวต้องเอาชนะความต้านทานของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว จึงเกิดการสูญเสียแรงดันถาวร ซึ่งเพิ่มขึ้นตามความหนืด

เซ็นเซอร์การไหลมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว: โครงสร้างทางกลมีความซับซ้อน มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวอยู่ภายใน และมีการสึกหรอทางกลที่ต้องบำรุงรักษา การสอบเทียบ และการหล่อลื่น (หล่อลื่นด้วยตัวเองหรือหล่อลื่นจากภายนอก) เป็นประจำ

ไม่เหมาะสำหรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่: โครงสร้างและการสูญเสียแรงดันจำกัดการใช้งานกับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ (โดยทั่วไปใหญ่กว่า DN300, 12 นิ้ว )

การสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนที่อาจเกิดขึ้น: โดยเฉพาะเมื่อเฟืองหรือโรเตอร์กระทบกัน อาจเกิดการสั่นและเสียงรบกวนในระบบได้

การใช้งานทั่วไปของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรเชิงบวก

ด้วยข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรจึงมีบทบาทสำคัญในสาขาต่อไปนี้:

1. อุตสาหกรรมปิโตรเลียมและปิโตรเคมี

การส่งมอบการค้า: การซื้อขายที่แม่นยำและการชำระราคาสื่อราคาสูง เช่น น้ำมันดิบ น้ำมันกลั่น (น้ำมันเบนซิน น้ำมันดีเซล) และก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG) เป็นต้น โดยทั่วไปจะใช้เครื่องวัดอัตราการไหลแบบเฟืองวงรี ไบโรเตอร์ และสเครเปอร์

การควบคุมกระบวนการ: การแบ่งชุดและการโหลด/การขนส่งผลิตภัณฑ์ที่มีความหนืดสูง เช่น น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันแม่พิมพ์ จารบี น้ำมันเชื้อเพลิง แอสฟัลต์ ฯลฯ

บทความที่เกี่ยวข้อง：

• [ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบเฟืองวงรีสำหรับการวัดอัตราการไหลของน้ำมันดีเซล ]
• [ เครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำมันดิบ ]
• [ เครื่องวัดอัตราการไหลของเชื้อเพลิง ]
• [ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรเชิงบวกสำหรับเชื้อเพลิงและน้ำมัน ]

2. อุตสาหกรรมเคมีและเภสัชกรรม

ตัวกลางที่มีความหนืดสูง: การวัดแบบแบตช์และการบรรจุเรซิน โพลิเมอร์ สารเคลือบ ไซเลม ตัวทำละลาย สาระสำคัญ น้ำเชื่อม ฯลฯ

สื่อที่มีความบริสุทธิ์สูง/กัดกร่อน: มาตรวัดอัตราการไหลที่ทำจากวัสดุพิเศษ เช่น สแตนเลส ใช้ในการวัดวัตถุดิบทางเคมี

3. อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม

การวัดด้านสุขอนามัย: การบรรจุและการผลิตส่วนผสมเชิงปริมาณสำหรับอาหาร เช่น ช็อกโกแลต แยม น้ำมันพืช ผลิตภัณฑ์นม เบียร์ เครื่องดื่ม ฯลฯ

สินค้าที่เกี่ยวข้อง：

• [ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแทนที่เชิงบวกด้านสุขอนามัย ]

4. พื้นที่สำคัญอื่นๆ

การบินและอวกาศ: การเติมเชื้อเพลิงเครื่องบินอย่างแม่นยำและการทดสอบเชื้อเพลิงเครื่องบิน

เรือ: การจัดการการเติมและการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงทางทะเล

ห้องปฏิบัติการ: ใช้เป็นตารางมาตรฐานหรือสำหรับการทดลองวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่มีความแม่นยำสูงและมีการไหลขนาดเล็ก

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรเชิงบวกราคาต่ำกว่า 1,000 เหรียญ

ราคาของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบ PD ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ได้แก่ วัสดุ (เช่น เหล็กหล่อ อลูมิเนียม เหล็กหล่อ หรือสแตนเลส) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (เครื่องวัดอัตราการไหลแบบ PD ขนาด 1 นิ้ว และ 8 นิ้ว มีราคาแตกต่างกัน) และแรงดัน (แรงดันมาตรฐาน 16 บาร์ หากต้องการแรงดันที่สูงกว่า 580 psi ราคาจะสูงกว่า) ความแตกต่างของราคามีนัยสำคัญภายใต้การกำหนดค่าและสภาพการใช้งานที่แตกต่างกัน Silverinstruments.com ซึ่งเป็นที่รู้จักในด้านเครื่องวัดอัตราการไหลคุณภาพสูง นำเสนอตัวเลือกที่คุ้มค่าสำหรับลูกค้าที่มีงบประมาณจำกัดแต่มีความต้องการที่ชัดเจน โดยนำเสนอเครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรบางรุ่นที่มีราคาต่ำกว่า 1,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ แต่ยังคงประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้

บทสรุป

ในฐานะเทคโนโลยีการวัดที่พัฒนามาอย่างยาวนานและคลาสสิก เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรยังคงรักษาตำแหน่งที่มั่นคงในวงการวัดอัตราการไหลที่มุ่งเน้นความแม่นยำและความน่าเชื่อถือสูง แม้จะมีข้อจำกัด เช่น ข้อกำหนดสูงสำหรับความสะอาดระดับปานกลางและการมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว แต่เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรก็ยังคงเป็นโซลูชันที่ขาดไม่ได้สำหรับการใช้งานเฉพาะด้าน เช่น การจัดการของเหลวที่มีความหนืดสูง การดำเนินการทางการค้า และพื้นที่ติดตั้งที่จำกัด ด้วยความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์วัสดุและเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องวัดอัตราการไหลแบบปริมาตรสมัยใหม่จึงได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องในด้านความทนทานต่อการสึกหรอ การวินิจฉัยด้วยตนเอง การแปลงเป็นดิจิทัล และความสามารถในการสื่อสาร เพื่อให้มั่นใจว่า "เครื่องตรวจสอบความแม่นยำของของเหลว" นี้จะยังคงมีบทบาทสำคัญที่ขาดไม่ได้ในกระบวนการวิเคราะห์เชิงอุตสาหกรรมในอนาคต